超声弹性成像在探测乳腺肿瘤上的价值

PAGEPAGE1超声弹性成像在探测乳腺肿瘤上的价值（综述）据2005年国际乳腺癌学术会议[1],我国现有12余万名乳腺癌患者。上海、北京、天津等城市乳腺癌发病率在20年间上升了40%,居女性恶性肿瘤第一位或第二位,但专家同时指出,早期乳腺癌多数可治愈,其5年生存率达90%以上,因此早期检出乳腺癌显得尤为重要。影像技术的发展为乳腺癌的早期发现提供了很大的帮助。据几项大型的研究显示,钼靶检出乳腺癌的敏感性在63%-98%[2-4],但对于致密的乳房,其敏感性降为30%-48%[5、6]。MRI能发现临床检查和钼靶上都未能检出的隐性病灶[7],其检出乳腺癌的敏感性要高于钼靶检查,但特异性较钼靶低[8]。超声检查不仅无创无辐射,而且一些研究显示,其在检测乳腺癌方面较单独的钼靶检查,钼靶结合临床检查都要高[9]。特别从20世纪70年代至90年代,多阵元超声换能器技术、数字扫描转换技术、超声多普勒检测技术、数字声束成形技术等重大技术的突破,有力地促进了医学超声诊断仪的发展,使超声在检测乳腺癌方面的准确率大大提高。1991年Ophir[10]等人首次提出了弹性成像的概念。此技术不同于以往的超声成像原理,可依据组织间硬度的差别,对组织自身的弹性特性进行成像,其所获取的信息是对传统超声检查的一个重要补充。由于乳腺癌在临床主要表现为乳腺肿块,故弹性成像对乳腺肿瘤的检测有其独到的优势。超声弹性成像的基本原理超声弹性成像是用超声探头沿压缩方向(轴向)向组织发射超声波(RF信号),对压缩前后超声回波信号间的时延估计进行复合自相关分析,计算出组织内各点的位移以估计组织应变值,从而推算出组织的弹性系数,加以灰阶或伪彩色编码的成像方式[10]。组织的弹性系数大(硬度大),其引起的应变相对较小,弹性系数小(硬度大),其引起的应变相对较大[10、11]。正常乳房主要由脂肪组织、腺体组织及少量纤维组织构成。当处于致瘤因素作用下,局部组织细胞可能发生异常增生而导致肿瘤形成,常表现为局部的硬性肿块。弹性成像能依据组织硬度的不同,将乳腺内的脂肪组织与较致密的实质性组织作出区别[12]。Krouskop等[13]用体外实验说明了乳房内不同组织在外力作用下所呈现的不同应变。其研究显示,乳房内脂肪组织的弹性系数最小,正常乳腺组织比脂肪组织大1个等级,乳房纤维组织较脂肪组织大1-2个等级,导管内原位癌较乳腺组织大得多,导管浸润癌比其他任何组织的弹性系数更大得多。此研究为进一步的在体研究提供了基础。二、超声弹性图像的采集方法目前对组织弹性的定征主要是多普勒速度测量技术、剪切波传播速度测量技术、时域互相关应变测量技术和频谱分析技术。前两种技术采用给组织施加振动激励的方式,主要用于动态测量,反映的是组织的动态弹性特性;后两种技术采用给组织施加静态压缩激励的方式,主要用于静态测量,反映组织的静态弹性特性[11]。目前已经采用的方法有两种[14]:1)多普勒速度测量方法:只需对现有的多普勒血流测量系统做局部改动即可用于组织弹性的测量。但这种方法测量必须借助外部机械振动激励,对于体内振动源引起的组织微小的形变难以测量。2)时域复合自相关应变测量技术:可测量组织在外力作用下产生的位移,从而得到组织的应变。弹性成像的实现方式主要分手动和机械。由于非轴像运动是影响弹性图像质量的一个重要因素[15],故实验研究中通常采用步进电机或者螺旋装置驱动嵌有探头的挤压平板对组织施加压缩。这种装置不仅容易实现压缩方向严格沿着超声探头的纵向而且也容易实现微小的压缩量,具体的数值也可以测量,但是比较笨重,数据采集时间也较长,不适于临床的实际应用。无臂(freehand)扫查系统[16-18]的发展实现了由临床医师手持探头的检查方式,并仍能保证轴向压缩及较小的压缩量,实时弹性成像技术的发展[19、20](近8帧/秒)进一步实现了实时图像分析,弹性图像可以与B超图像同时显示且能获得高质量的图像,Hall[20]的研究中发现3mm的小病灶也能在实时弹性图像上显示。二、超声弹性成像中图像的分析方法目前对弹性成像图像的分析方法国外都有一些研究,但都还处于探索阶段,方法及标准不一。1997年Garra等[12]提出采用灰阶彩色图来定性分析弹性图像。他们进行了两种成像模式下的声像图表现及病灶大小比较。超声弹性图上,软组织如脂肪组织表现为明亮的区域;致密的组织,包括腺体组织及间质成分、恶性肿瘤及其它肿块都呈现为较暗的区域。但定性分析结果依赖于彩色图的设定及彩色图速度标尺的设定。彩色图设定不同,显示的应变值也有所差别。而彩色图速度标尺设定需考虑最佳的对比度和辉度以保持空间分辨率和对比度分辨率的平衡。Hiltawsky等[17]将标准化应变值从0到负值以彩色图上的红色至蓝色表示(即,组织较硬区对应于蓝色区域,而组织较软区对应于红色区域),以此来比较两种成像模式下感兴趣区的应变值。这种方法类似于CT的数据采集模式。国内研究[21-23]多用日立EUB-8500型超声诊断仪,采用日立公司推荐的硬度分级标准,并以≥3级作为恶性病变的诊断标准。具体如下:1)1级:病灶区域整个变形明显。2)2级:病灶区域部分扭曲变形。3)3级:病灶区域边缘扭曲变形。4)4级:病灶区域没有明显变形。5)5级:病灶区域及其周边没有明显变形。三、超声弹性成像在临床乳腺肿瘤检测中的应用超声弹性成像在临床乳腺病灶的诊断中的价值尚在研究中。正常组织间的弹性对比度一般在低(<6dB)到中度(<20dB)[13]),而病理组织与正常乳腺组织间的弹性对比度相对较大,一般>20dB,且由于弹性成像能产生高分辨率的图像[17],故目前研究者多认为弹性成像的优势在于对传统B超声像图上较隐匿的微小病灶[12]、深在的难以触及的病灶的检出及定位,在鉴别良恶性肿瘤上弹性成像更有重要价值[21]。Giuseppetti等[24]的研究显示超声弹性成像对于<2cm的病变检出敏感性达86%,特异性达100%。而Yamakawa等人[25]运用实时超声弹性成像能将直径约5mm的非浸润性导管癌清晰显示出来。Garra[12]等的研究发现,较之乳腺良性病灶的大小和形状在两种成像图上相近,浸润性导管癌在弹性成像图上的大小要比其在灰阶声像图上大,这可能由于恶性肿瘤周围的结缔组织牵拉周围组织一起运动所致[26]。通过比较两种声像图上辉度及大小的差异可将75%的纤维腺瘤及56%的实性良性肿瘤与恶性肿瘤鉴别开来。更有研究指出,弹性成像图上恶性肿瘤的面积平均要比灰阶超声声像图上大2倍[20],并且恶性肿瘤要比其周围实质组织硬四倍[27]。这些研究都提示,超声灰阶声像图与弹性成像图上肿瘤的大小变化可作为鉴别良恶性肿瘤的一个指标。此外,Garra[12]等的研究显示超声灰阶声像图上表现为声影区域的恶性肿瘤在弹性图像上却能显示为边界较清的肿块,如此可勾勒出肿瘤的轮廓和边缘。而弹性图像上表现为应变较低的病灶,其中一些与灰阶声像图上的微钙化点相对应[28]。王怡等[21]的研究中也指出,在二维和多普勒均无明确恶性肿瘤声像图表现的未浸润癌、微灶癌和微灶性小管癌,在弹性成像图上能较清晰地显示。可见超声弹性成像在早期发现、定位恶性乳腺肿瘤,确定肿瘤浸润区域上有价值,且对手术具一定的指导作用。王怡等[29]的研究还提示弹性成像可将一些临床上较难诊断的边界不清,形态不规则的乳腺病和炎性病变与恶性肿瘤作出鉴别,这在临床上具较高价值,可为进一步的治疗提供很有意义的参考。最新提出的粘弹性成像则是与组织微环境特异性相关的成像方式,其与病理变化相对应,不仅能反映出恶性肿瘤周围的促结缔组织增生反应(这种变化是恶性肿瘤较特异的反应),还能描述与肿瘤生长、转移及对治疗的疗效反应相关的代谢特性。但这种技术是否能最终用于临床,即在乳腺肿瘤发展初期已出现间质反应或内环境的改变而尚未侵破导管基底膜时即实现早期发现上的价值尚在进一步研究中[30]。四、超声弹性成像的局限性超声弹性成像不同于以往的超声成像模式,对以往成像模式是个有力的补充,对提高超声诊断率有较大的帮助,近几年来引起了各方的关注。但由于此项技术应用到临床只是近两年的事,技术上还需要不断完善,就目前初步的一些临床研究分析结果显示,超声弹性图像的假阳性病例主要为伴发钙化、胶原化、玻璃样变和间质细胞丰富的良性病变;而恶性病灶体积较大,或病灶内伴有出血、坏死灶会导致假阴性[29]。另外,由于髓样癌和黏液细胞癌硬度较差亦可能造成误诊[29]。由于弹性对比度会随着应变的改变而改变,一些纤维腺瘤在单纯的弹性图像上可能也探测不到[15]。王怡等[21]对184例乳腺肿块的研究显示,弹性成像鉴别良恶性病变的准确率、敏感度和特异度分别在78.8%、76.1%和80.3%;但是,如果将弹性成像技术与传统二维及多普勒技术结合,则超声检出恶性肿瘤的敏感性达到了97%,因此临床应用中将弹性图像结合传统的超声图像进行分析显得尤为重要。五、超声弹性成像的前景实则上,超声弹性成像类似于千年来沿用至今的触诊方法,通过感知软组织的硬度变化来发现病变。但是弹性成像可获取的信息显然较触诊更多,且更加直观、客观、敏感而准确,不仅能帮助早期发现不易触及的微小及深在的病灶,在识别传统灰阶声像图上难以发现的病变浸润区域上也有优势,还能鉴别一些临床上较难诊断的乳腺病灶,如不典型的乳腺病及炎性病变。并且,如果弹性成像图与灰阶声像图上肿瘤的大小比较确可作为一种可靠的检测指标,那么临床早期发现恶性乳腺癌的比率将大大提高,需要接受活检以确定良恶性的患者数也将大大减少,既可帮助减轻社会医疗保健的经济负担,也可减轻患者自身身体和心理上的痛苦。因而,超声弹性成像结合传统超声检查也可作为乳腺病变早期筛查的良好手段。当然,超声弹性成像技术还需要进一步完善,其临床应用价值也还在研究中。目前的问题集中在图像质量上,如何进行快速有效的数据采集,如何设定最佳的弹性参数分级,如何分辨和减少伪像等,这些都是决定弹性成像达到临床实用的关键。但无论如何,弹性成像技术弥补了传统超声成像的不足,使病变的显示域拓宽,在检出、定位和对病灶的定性上显出很多优势,使现代的超声技术更为完善,这种技术的进一步完善将对临床起到重要作用。参考文献1.刘道安.2005年国际乳腺癌学术会议举行早期乳腺癌多数可治愈《.中国中医药报》总2331期2.BurhenneHJ,BurhenneLW,GoldbergF,etal.IntervalbreastcancersintheScreeningMammographyProgramofBritishColumbia:analysisandclassification.AJRAmJRoentgenol,1994,162:1067-1071;discussion,1072-10753.RobertsonCL.Aprivatebreastimagingpractice:medicalauditof25,788screeningand1,077diagnosticexaminations.Radiology,1993,187:75-794.KerlikowskeK,GradyD,BarclayJ,etal.Effectofage,breastdensity,andfamilyhistoryonthesensitivityoffirstscreeningmammography.JAMA,1996,276:33-385.KolbTM,LichyJ,NewhouseJH.Comparisonoftheperformanceofscreeningmammography,physicalexamination,andbreastUSandevaluationoffactorsthatinfluencethem:ananalysisof27,825patientevaluations.Radiology,2002,225:165-1756.MandelsonMT,OestreicherN,PorterPL,etal.Breastdensityasapredic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